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G—PHYSICS

G01—MEASURING; TESTING

G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES

G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES

G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general

G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting, or directing sound

G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning

G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source

G—PHYSICS

G01—MEASURING; TESTING

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G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00

G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00

G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging

De manière générale, l'invention est mise en oeuvre à l'aide d'une structure porteuse extrinsèque. In general, the invention is implemented using an extrinsic support structure.Cette structure comporte alors une surface tridimensionnelle concave selon les caractéristiques de l'invention et sur laquelle sont placés les transducteurs par incrustation dans des orifices prévus à cet effet. This structure then comprises a concave three-dimensional surface according to the features of the invention and on which are placed the transducers by overlay into orifices provided for this purpose.Les transducteurs sont alors contrôlables indépendamment et individuellement. The transducers are so controlled independently and individually.

Dans un tel cas, les orifices sont réalisés au travers de la structure porteuse extrinsèque en suivant le trajet d'une ou de plusieurs spirales, ainsi que défini dans l'invention. In such a case, the openings are formed through the extrinsic support structure along the path of one or more spirals, as defined in the invention.Cependant, selon une caractéristique particulière de l'invention, la structure porteuse est intrinsèque et constituée d'un matériau piézoélectrique ou semi- conducteur dont la surface est tridimensionnelle et concave, le matériau piézoélectrique ou semi-conducteur étant divisé en une pluralité d'éléments transducteurs indépendants dont seuls certains, situés le long d'au moins une spirale enroulée sur la surface tridimensionnelle concave du matériau piézoélectrique ou semi-conducteur, sont activés pour la réalisation du faisceau focalisé. However, according to a particular characteristic of the invention, the bearing structure is integral and made of a piezoelectric material or semiconductor whose surface is three-dimensional and concave, the piezoelectric material or semiconductor being divided into a plurality of elements independent transducers which only some, located along at least a spiral wound on the three-dimensional concave surface of the piezoelectric material or semiconductor are activated for the realization of the focused beam.Avec une telle réalisation, on permet la constitution d'un dispositif d'insonification selon l'invention directement à partir d'un matériau piézoélectrique standard ou semi-conducteur, par exemple un dispositif CMUT (pour Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer en anglais), que l'on aura conformé sur une surface tridimensionnelle concave spécifiquement adaptée à la focalisation optimale du faisceau d'ondes à une longueur focale désirée. With such an embodiment, it enables the constitution of an insonification device according to the invention directly from a standard piezoelectric material or semiconductor, for example a device CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer for English), that we shall have a concave formed on three-dimensional surface specifically adapted to the optimal focusing of the wave beam at a desired focal length.L'invention consiste alors à activer uniquement un certain nombre de zones du transducteur constitué de matériau tel que piézoélectrique ou semi-conducteur de manière à constituer des transducteurs élémentaires, ces zones du matériau piézoélectrique étant situées le long d'une ou de plusieurs spirales selon le principe de l'invention. The invention then consists in activating only a number of areas of the transducer constituted by material such as piezoelectric or semiconductor so as to constitute the elementary transducers, these areas of the piezoelectric material being located along one or more spirals according the principle of the invention.Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la répartition des transducteurs le long de la ou des spirales et le pas de la ou des spirales est déterminé de manière à assurer une répartition spatiale et homogène de l'énergie moyenne sur la surface tridimensionnelle concave. According to an advantageous characteristic of the invention, the distribution of the transducers along the or spirals and the pitch of the spirals or is determined so as to ensure a space and homogeneous distribution of the average energy of the three-dimensional concave surface.

L'homogénéité de la répartition des transducteurs est importante pour assurer l'efficacité et garantir la sécurité d'utilisation du dispositif d'insonification selon l'invention. The homogeneity of the distribution of the transducers is important for efficiency and ensure the safety of use of the insonification device according to the invention.Elle est assurée par plusieurs paramètres : le pas de la spirale, la distance entre deux transducteurs consécutifs sur une même spirale et entre deux spirales, le nombre de transducteurs à répartir, la taille du dispositif d'insonification et la nature de la projection effectuée si le dispositif est conçu à partir d'une spirale plane. It is ensured by several parameters: the pitch of the spiral, the distance between two consecutive transducers on a single spiral and between two spirals, the number of transducers to be distributed, the size of the insonification device and the nature of the projection performed if the device is configured from a planar spiral.Avantageusement, la distance minimale entre deux transducteurs est de l'ordre de la longueur d'onde des ondes émises par le dispositif. Advantageously, the minimum distance between two transducers is of the order of the wave wavelength emitted by the device.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la taille de la surface tridimensionnelle concave est déterminée en fonction de la taille minimale de la tache focale désirée autour du point de focalisation. According to another characteristic of the invention, the size of the concave three-dimensional surface is determined based on the minimum size of the desired focal spot around the focal point.Dans la mesure où le nombre donné de transducteurs d'une dimension donnée utilisés est généralement restreint à un nombre de voies électroniques disponibles pour les commander individuellement, leur densité sera d'autant plus faible que la surface tridimensionnelle concave sur laquelle ils sont répartis sera grande. To the extent that the given number of transducers of a given size used is usually restricted to a number of electronic channels available to control them individually, their density will be much lower than the three-dimensional concave surface on which they are spread will be large .Ainsi, la taille de la surface tridimensionnelle concave est directement corrélée avec la taille minimale de tache focale désirée autour du point de focalisation. Thus, the size of the concave three-dimensional surface is directly correlated with the minimum size desired focal spot around the focal point.Aussi, le choix de la taille du dispositif d'insonification en fonction de la taille de la tache focale désirée est une caractéristique susceptible d'être protégée et particulièrement importante dans le contexte particulier où un nombre limité de commandes indépendantes peut être délivré. Also, the choice of the size of insonification device depending on the size of the desired focal spot is a characteristic likely to be protected and especially important in the specific context in which a limited number of independent commands can be issued.Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la répartition des transducteurs le long de la ou des spirales étant déterminée, leur position centrée ou latérale par rapport à la courbe géométrique définie par la spirale est déterminée aléatoirement et indépendamment pour chaque transducteur de part et d'autre de la courbe géométrique de la spirale dans un segment géométrique perpendiculaire à la courbe de la spirale et d'une longueur inférieure ou égale à la longueur d'onde. According to a particularly advantageous characteristic of the invention, the distribution of the transducers along the spirals or being determined, their centered position or side with respect to the geometric curve defined by the spiral is determined randomly and independently for each transducer on either side of the geometric profile of the spiral in a geometric segment perpendicular to the curve of the spiral and of a length less than or equal to the wavelength.

Les effets de cette rupture de symétrie sont particulièrement observables lorsque la focalisation se fait en angulation électronique hors de l'axe de la sonde, c'est-à-dire sur les axes Ox et Oy. En effet, dans ce cas où une loi de phase est appliquée sur les transducteurs pour déplacer le point de focalisation, on observe généralement un lobe symétrique de la tache focale par rapport à l'axe focal du transducteur défini par sa géométrie et ce lobe est précisément diminué de manière conséquente par l'introduction d'un caractère aléatoire dans le placement des transducteurs de part et d'autre de la structure linéique de la spirale. The effects of this rupture of symmetry are particularly observable when the focusing is done by electronic angulation outside the axis of the probe, that is to say on the axes Ox and Oy. Indeed, in this case a law phase is applied to the transducers to move the focal point, there is generally symmetrical lobe of the focal spot relative to the focal axis of the transducer defined by its geometry and this lobe is decreased precisely in a consistent manner by the introduction a randomness in the placement of transducers from both sides of the linear structure of the spiral.